专利名称：采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电液伺服驱动装置，特别是涉及一种可由数控系统直接控制
变量泵进而控制液压缸或液压马达的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置。
背景技术：
目前，数控机床坐标轴的旋转运动和直线的驱动几乎全部采用纯电伺服电机驱 动，但建立在电磁原理上的伺服电机，当功率增加大到上百瓦、上千瓦时，其转动惯量大大 增加，传动的动态响应速度大大降低，从而阻碍了坐标轴驱动功率大的(> 100KW)重型机 床的数控化。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种采用伺服电机控制变
量泵的变量机构，使液压控制实现了数字化，可由数控系统直接控制变量泵进而控制液压
缸或液压马达，从而完成重型机床的坐标驱动，从而促进重型机床的数控化。 本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种采用伺
服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，包括有与液压变量泵相连用于调节该液
压变量泵流量的液压变量泵流量调节机构，与液压变量泵相连用于调节该液压变量泵的旋
转速度的液压变量泵转速调节机构以及液压变量泵工作机构。 所述的液压变量泵流量调节机构包括有伺服电机，与伺服电机相连的滚珠丝杠， 与滚珠丝杠相连的滑块，所述的滑块设置在导轨上，并通过设置在滑块上的用于调节流量 的调节部件与液压变量泵相连，所述的伺服电机通过滚珠丝杠驱动滑块沿导轨往复移动， 带动调节部件的位移；还设置有第一比较器和位于滑块一侧将滑块移动的信息反馈到第一 比较器的第一光栅，所述的第一比较器与数控系统相连，将数控系统的信号与第一光栅所 反馈的信号进行比较判断后，再经放大器放大输入给伺服电机。 所述的液压变量泵转速调节机构包括有与液压变量泵相连驱动液压变量泵旋转 的电机和与电机相连的变频电源，还设置有分别与数控系统及变频电源相连的第二比较 器，以及分别与电机及第二比较器相连的速度传感器，所述的第二比较器将数控系统的信 号与速度传感器的信号进行比较判断后，再经变频电源输入给电机。 所述的液压变量泵工作机构，包括有液压变量泵和分别连接在液压变量泵的两个 输出端的第一安全阀、第二安全阀及双向直线驱动液压缸，所述的液压变量泵在与双向直 线驱动液压缸相连的两个输出端上还各连接一个液控单向阀、，所述的两个液控单向阀、的 另一端共同连接高位补油油箱，所述的双向直线驱动液压缸连接并驱动双向直线运动工作 台，所述的双向直线运动工作台一侧还设置有将双向直线运动工作台的位移信号反馈给数 控系统的第二光栅。 所述的液压变量泵工作机构，包括有液压变量泵和分别连接在液压变量泵的两个输出端的第一安全阀、第二安全阀及液压马达，所述的液压变量泵在与液压马达相连的两 个输出端上还各连接一个液控单向阀、，所述的两个液控单向阀、的另一端共同连接补油油 箱，所述的液压马达连接并驱动工作转台，所述的工作转台一侧还设置有将工作转台的旋 转位置信号反馈给数控系统的圆光栅。 本实用新型具有的优点和积极效果是本实用新型的采用伺服电机变量的大功率 数字式电液伺服驱动装置具有如下特点 1.不采用电液伺服阀而用纯电伺服电机控制改变变量泵的流量，因而克服了电液 伺服阀的抗污染能力低、可靠性较低的缺点，增加了系统的可靠性。 2.能够在改变变量泵的排量同时，通过变频控制改变变量泵的转速，即同时有两 个因素改变变量泵的流量，因而使系统的响应速度大大提高。 3.使液压控制实现了数字化，可由数控系统直接控制变量泵进而控制液压缸或液 压马达，从而完成重型机床的坐标驱动，从而促进重型机床的数控化。 4.与采用电液伺服阀节流调速的电液伺服驱动相比，本实用新型的电液伺服驱动 装置属容积式调速，驱动效率高，节能，不发热。
图1是本实用新型的第一实施方式的结构示意图； 图2是本实用新型的第二实施方式的结构示意图。 图中的标号分别是 A-液压变量泵流量调节机构；B-液压变量泵转速调节机构；C-液压变量泵工作机 构；1-液压变量泵；2-伺服电机；3-滚珠丝杠；4_滑块；5-导轨；6-第一光栅；7-第一比
较器；8-放大器；9-调节部件；10-电机；ll-速度传感器；12_变频电源；13_第二比较器； 14-第一安全阀；15-第二安全阀；16、17-液控单向阀；18-高位补油油箱；19_双向直线驱
动液压缸；20-双向直线运动工作台；21-第二光栅；22-液压马达；23-工作转台；24-圆光
具体实施方式为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合 附图详细说明本实用新型的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置如下 本实用新型不用伺服电机直接驱动重型机床坐标轴，而是用其控制液压变量泵的
变量结构，从而形成由伺服电机控制的电液伺服变量泵，而这种泵的转动惯量只有同功率
电机的1/15或更低，而控制泵的变量机构的伺服电机只有0. 5 1N m，其功率很小，动态
响应相对较高，而泵的变量机构很轻，不需要大的驱动力，这种由伺服电机控制的液压变量
泵的输出功率可高达几百千瓦以上，因而可以解决重型机床的重型坐标驱动。 如图1、图2所示，本实用新型的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动
装置，包括有与液压变量泵1相连用于调节该液压变量泵1流量的液压变量泵流量调节机
构A，与液压变量泵1相连用于调节该液压变量泵1的旋转速度的液压变量泵转速调节机构
B以及液压变量泵工作机构C。 所述的液压变量泵流量调节机构A包括有伺服电机2，与伺服电机2相连的滚珠
4丝杠3，与滚珠丝杠3相连的滑块4，所述的滑块4设置在导轨5上，并通过设置在滑块4上 的用于调节流量的调节部件9与液压变量泵1相连，用于调节液压变量泵1斜盘的角度或 液压变量泵1转子的偏心量。所述的伺服电机2通过滚珠丝杠3驱动滑块4沿导轨5往复 移动，带动调节部件9的位移；还设置有第一比较器7和位于滑块4 一侧将滑块4移动的信 息反馈到第一比较器7的第一光栅6，所述的第一比较器7与数控系统D相连，将数控系统 D的信号与第一光栅6所反馈的信号进行比较判断后，再经放大器8放大输入给伺服电机 2。 所述的液压变量泵转速调节机构B包括有与液压变量泵1相连驱动液压变量泵1 旋转的电机IO和与电机IO相连的变频电源12，还设置有分别与数控系统D及变频电源12 相连的第二比较器13，以及分别与电机10及第二比较器13相连的速度传感器ll，所述的 第二比较器13将数控系统D的信号与速度传感器11的信号进行比较判断后，再经变频电 源12输入给电机10。 如图1所示，所述的液压变量泵工作机构C，包括有液压变量泵1和分别连接在液 压变量泵1的两个输出端的第一安全阀14、第二安全阀15及双向直线驱动液压缸19，所述 的液压变量泵1在与双向直线驱动液压缸19相连的两个输出端上还各连接一个液控单向 阀16、17，所述的两个液控单向阀16、17的另一端共同连接高位补油油箱18，所述的双向直 线驱动液压缸19连接并驱动双向直线运动工作台20，所述的双向直线运动工作台20 —侧 还设置有将双向直线运动工作台20的位移信号反馈给数控系统D的第二光栅21。 如图2所示，所述的液压变量泵工作机构C，包括有液压变量泵1和分别连接在液 压变量泵1的两个输出端的第一安全阀14、第二安全阀15及液压马达22，所述的液压变量 泵1在与液压马达22相连的两个输出端上还各连接一个液控单向阀16、17，所述的两个液 控单向阀16、17的另一端共同连接补油油箱18，所述的液压马达22连接并驱动工作转台 23，所述的工作转台23 —侧还设置有将工作转台23的旋转位置信号反馈给数控系统D的 圆光栅24。 本实用新型的大扭矩大推力大功率数字式电液伺服驱动，由小功率伺服电机、微 型滚珠丝杠和直线光栅组成了液压油泵的变量机构，数控系统的指令信号可以控制伺服电 机旋转并通过微型滚珠丝杠调节油泵斜盘的角度或油泵转子的偏心量，从而使油泵的排量 在0 100%间变化。油泵的驱动电机采用变频器控制，从而改变油泵的转速使油泵的输出 流量变化。
权利要求一种采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，其特征在于，包括有与液压变量泵(1)相连用于调节该液压变量泵(1)流量的液压变量泵流量调节机构(A)，与液压变量泵(1)相连用于调节该液压变量泵(1)的旋转速度的液压变量泵转速调节机构(B)以及液压变量泵工作机构(C)。
2. 根据权利要求1所述的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，其特 征在于，所述的液压变量泵流量调节机构(A)包括有伺服电机(2)，与伺服电机(2)相连 的滚珠丝杠(3)，与滚珠丝杠(3)相连的滑块(4)，所述的滑块(4)设置在导轨(5)上，并通 过设置在滑块(4)上的用于调节流量的调节部件(9)与液压变量泵(1)相连，所述的伺服 电机(2)通过滚珠丝杠(3)驱动滑块(4)沿导轨(5)往复移动，带动调节部件(9)的位移； 还设置有第一比较器(7)和位于滑块(4) 一侧将滑块(4)移动的信息反馈到第一比较器 (7)的第一光栅(6)，所述的第一比较器(7)与数控系统(D)相连，将数控系统(D)的信号 与第一光栅(6)所反馈的信号进行比较判断后，再经放大器(8)放大输入给伺服电机(2)。
3. 根据权利要求1所述的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，其特 征在于，所述的液压变量泵转速调节机构(B)包括有与液压变量泵(1)相连驱动液压变量 泵(1)旋转的电机(10)和与电机(10)相连的变频电源(12)，还设置有分别与数控系统(D) 及变频电源(12)相连的第二比较器(13)，以及分别与电机(10)及第二比较器(13)相连的 速度传感器(ll)，所述的第二比较器(13)将数控系统(D)的信号与速度传感器(11)的信 号进行比较判断后，再经变频电源(12)输入给电机(10)。
4. 根据权利要求1所述的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，其特 征在于，所述的液压变量泵工作机构(C)，包括有液压变量泵(1)和分别连接在液压变量泵 (1)的两个输出端的第一安全阀(14)、第二安全阀(15)及双向直线驱动液压缸(19)，所述 的液压变量泵(1)在与双向直线驱动液压缸(19)相连的两个输出端上还各连接一个液控 单向阀(16、17)，所述的两个液控单向阀(16、17)的另一端共同连接高位补油油箱(18)，所 述的双向直线驱动液压缸(19)连接并驱动双向直线运动工作台(20)，所述的双向直线运 动工作台(20) —侧还设置有将双向直线运动工作台(20)的位移信号反馈给数控系统(D) 的第二光栅(21)。
5. 根据权利要求1所述的采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，其特 征在于，所述的液压变量泵工作机构(C)，包括有液压变量泵(1)和分别 连接在液压变量泵 (1)的两个输出端的第一安全阀(14)、第二安全阀(15)及液压马达(22)，所述的液压变量 泵(1)在与液压马达(22)相连的两个输出端上还各连接一个液控单向阀(16、17)，所述的 两个液控单向阀(16、17)的另一端共同连接补油油箱(18)，所述的液压马达(22)连接并驱 动工作转台(23)，所述的工作转台(23) —侧还设置有将工作转台(23)的旋转位置信号反 馈给数控系统(D)的圆光栅(24)。
专利摘要一种采用伺服电机变量的大功率数字式电液伺服驱动装置，有与液压变量泵相连的液压变量泵流量调节机构，与液压变量泵相连的液压变量泵转速调节机构以及液压变量泵工作机构。液压变量泵流量调节机构有伺服电机，与伺服电机相连的滚珠丝杠，与滚珠丝杠相连的滑块，滑块设置在导轨上，并通过其上的调节部件与液压变量泵相连；还设置有第一比较器和位于滑块一侧将滑块移动的信息反馈到第一比较器的第一光栅，第一比较器与数控系统相连，将数控系统的信号与第一光栅所反馈的信号进行比较判断后，再经放大器放大输入给伺服电机。本实用新型系统可靠性高，有两个因素改变变量泵的流量，使系统的响应速度大大提高，使液压控制实现了数字化，驱动效率高，节能，不发热。
文档编号F15B21/08GK201521509SQ200920221408
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者路文忠 申请人:路文忠